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我国大施化肥化药的现象在过去几年十分常见,耕地中的微量金属元素在土壤过量沉积而引起含量过高,造成了土壤重金属污染,并造成生态质量恶化。
我国多个稻米出产地被查出镉超标,再次敲响了土壤污染的警钟。
耕地重金属污染源
据统计,我国耕地重金属污染面积已超过1/5(近2000万公顷),每年因土壤重金属污染而减产粮食约1000万吨,另外还有1200万吨粮食污染物超标。
农药、化肥和地膜长期不合理施用,是导致耕地重金属污染的直接因素。
传统的杀虫剂、杀鼠剂、除草剂当中就含有一定的重金属元素,比如过去常将砷加入到除草剂当中。
杀真菌农药含有Cu和Zn,被大量地施用于果树和温室作物,造成土壤Cu、Zn累积达到有毒的浓度。如在莫尔达维亚,葡萄生长季节要喷5-12次波尔多液或类似的制剂,导致每年约有6000-8000吨的铜被施入土壤。
近年来,地膜的大面积推广使用,不仅造成了土壤的白色污染,而且地膜生产过程中加入了含Cd、Pb的热稳定剂,增加了土壤重金属污染。
此外,农药包装,肥料包装,用完就随手丢弃,也是重金属污染的源头。
重金属污染特点
1、重金属不能被微生物降解,是环境长期、潜在的污染物;
2、因土壤胶体和颗粒物的吸附作用,长期存在于土壤当中,浓度大成垂直递减分布;
3、与土壤中的氯离子、硫酸离子、氢氧离子、腐蚀质等作用,生成络合物或螯合物,导致重金属在土壤中有更大的溶解度和迁移活性。
重金属污染严重影响了蔬菜的品质,通过食物链,也成为了危害生物多样性和人体健康的潜在危险源。
如何缓解重金属污染
其实缓解重金属污染的措施很多,但是在实际应用过程中,大多数方法却并不适用。
比如铈、钕、镧、镨等稀土元素能够抑制油菜对隔的吸收,缓解镉胁迫十分有效。但是在其它作物上用处不大。
利用元素之间的拮抗作用也能抑制植物对重金属的吸收,比如硒就能显著降低镉和铅的积累,一定浓度的S也能缓解铜的积累。但是这种缓解方式应用面积推广不开,而且用量也得谨慎。
还有物理缓解,比如土壤淋洗、电热修复、电动修复等,不仅需要一定的使用技术,在修复过程中反而还有可能带来其它的问题。
植物修复也是利用特定的植物来缓解,但是对菜地来说实用性不大。所以,在重金属污染修复方面,最好的办法还是生物修复。
生物有机肥修复
通过增施生物有机肥/微生物菌肥/微生物菌剂/有机物料可以修复缓解重金属污染。
微生物修复
土壤微生物是土壤中的活性胶体,它们的表面积大、带电荷、代谢活动旺盛。
受到重金属污染的土壤,往往富集多种耐重金属的真菌和细菌。微生物与重金属具有很强的亲和性,可以将重金属富集。许多有毒金属被储存在细胞的不同部位或被结合到胞外基质上,通过代谢过程,这些离子可被沉淀,或被轻度螯合在可溶或不溶性的生物多聚体上。
有机物修复
有机物具有大量的官能团,能与重金属离子络合,减少植物对重金属的吸收。一方面,有机物通过调节作物的生理指标增强植株对重金属的耐性;另一方面,有机物能抑制重金属由根向地上部的转运,降低重金属在蔬菜地上部的积累。
但是要注意的是,农家粪肥当中也会存在重金属,所以粪肥要慎用,需要充分发酵腐熟。
耕地重金属污染最大的源头就是化肥、化药的大量使用,而增施生物有机肥,不仅替代了大量化肥,也能通过增加作物抗病虫害能力减少化药施用次数,是值得在耕地重金属污染上大面积推广的。
小科普:重金属在蔬菜中的积累
1、不同蔬菜对重金属的积累能力不同:在重金属镉上,叶菜类>茄果类>豆类>瓜果类。
2、同一蔬菜不同器官中重金属积累量不同:蒌蒿不同器官镉含量为根>茎>叶;南瓜根中砷、铅和汞含量均高于叶片;萝卜叶片中铅和砷的平均含量是根中的10倍。
参考资料1:德杰,张玉龙.2004.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展.土壤通报.
参考资料2:杜应琼,何江华,陈俊坚,魏秀国,杨秀琴,王少毅,何文彪.2003.铅、镉和铬在叶类蔬菜中的累积及对其生长的影响.园艺学报.
参考资料3:环境保护部、国土资源部,《全国土壤污染状况调查公报》
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